Dissertation - Lisa Fischer

166 Pages·2011·9.39 MB·German

University  of  Natural  Resources  and  Life  Sciences,  Vienna  
Universität  für  Bodenkultur  Wien  –  BOKU 
Department  für  Chemie  
Abteilung  für  Analytische  Chemie  

Entwicklung von Multielement- und
Speziierungsmethoden für die Untersuchung
von Fließgewässern und Abwasser

Diese  Dissertation  wurde  zum  Zwecke  der  Erlangung  des  akademischen  Grades  eines

Dr.  nat.  tech.  an  der  Universität  für  Bodenkultur  –  BOKU  Wien  ausgeführt.

Eingereicht  von 

Mag.  rer.  nat.  Lisa  Fischer  
(Matr.  Nr.:  9902378) 

Abteilungsleiter:  Univ.  Prof.  Dr.  Gerhard  Stingeder 

Betreuer:  Assoc.  Prof.  Dr.  Stephan  Hann 

Wien,  März  2011
Herzlichen  Dank  für  die  großartige  Unterstützung  während  meines  Studiums! 

Assoc.  Prof.  Dr.  Stephan  Hann  
Ao.  Univ.  Prof.  Dr.  Gunda  Koellensperger  
Univ.  Prof.  Dr.  Gerhard  Stingeder  
Univ.  Prof.  DDr.  Bernhard  K.  Keppler  
Ao.Univ.‐Prof.  Dr.  Regina  Krachler  
Dr.  Karin  Deutsch  
Dr.  Herbert  Pirkl 
Dr.  Anja  Stojanovic  
Dr.  Daniel  Kogelnig  
Paul  Field  und  Rob  Sherrell  vom  IMCS  
Meinen  lieben  Kolleginnen  und  Kollegen  der  Arbeitsgruppe  Analytische  Chemie  
Meinen  Eltern,  meinen  Schwestern  und  meinen  Freunden  

Danke  für  die  finanzielle  Unterstützung  

BMLUFW;  Projektkoordination  Frau  Dr.  Karin  Deutsch,  Referat  VII/1.  Projekt  „Bestimmung  des  
Hintergrundes  von  Metallen  (Wasserrahmenrichtlinie  2000/60/EG)  in   ausgewählten  
Österreichischen  Oberflächengewässern  mittels  ICP‐SFMS“  

BMLUFW   und  KOMMUNALKREDIT;  Forschungsprojekt  A600702  „Elimination  prioritärer  
Metalle  aus  kommunalen  Abwässern“  

II
INHALTSVERZEICHNIS 

1  KURZFASSUNG  1 
2  ABSTRACT  2 
3  EINLEITUNG  3 
3.1   WASSERRAHMENRICHTLINIE   3  
3.2   TEIL  1   DER  DISSERTATION:   ENTWICKLUNG   UND   ANWENDUNG   VON   ANALYSENMETHODEN  ZUR  
BESTIMMUNG  DES  HINTERGRUNDES  VON  METALLEN  (WASSERRAHMENRICHTLINIE  2000/60/EG)  IN 
AUSGEWÄHLTEN  ÖSTERREICHISCHEN  OBERFLÄCHENGEWÄSSERN  MITTELS  ICP‐SFMS   7  
3.3   TEIL  2   DER  DISSERTATION:   ENTWICKLUNG   UND   ANWENDUNG   VON   ANALYSENMETHODEN  ZUR 
UNTERSUCHUNG  DES  POTENTIALS  IONISCHER  FLÜSSIGKEITEN  ZUR  ELIMINATION  VON  (PRIORITÄREN)  
METALLEN  UND  METALLVERBINDUNGEN  AUS  KOMMUNALEM  ABWASSER  UND  INDUSTRIEABWASSER  9  
4   LITERATUR   13  
ANHANG  1                          A1‐1  
PROJEKTBERICHT:   Bestimmung   des  Hintergrundes  von  Metallen  (Wasserrahmenrichtlinie  
2000/60/EG)   in   ausgewählten   Österreichischen  Oberflächengewässern  mittels  ICP‐SFMS  
(BMLUFW;  Projektkoordination:  Frau  Dr.  Karin  Deutsch,  Referat  VII/1a) 

ANHANG  2                          A2‐1  
PROJEKTBERICHT  ZUM  PROJEKTTEIL:  Entwicklung  und  Anwendung  von  Analysenmethoden  zur  
Untersuchung  des  Potentials  ionischer  Flüssigkeiten  zur  Elimination  von  (prioritären)  Metallen  
und   Metallverbindungen   aus   kommunalem   Abwasser   und     Industrieabwasser   (Teil   des 
Projektes   „Elimination   prioritärer   Metalle   aus   kommunalen   Abwässern“;  BMLUFW  ‐ 
Forschungsprojekt  A600702)  

ANHANG  3                          A3‐1  
LEBENSLAUF  

III
1 KURZFASSUNG 

In  der  vorliegenden  Dissertation  wurden  analytische  Methoden  zur  Ultraspurenanalyse  von 
Metall(oid)en   und   Metallspezies   mittels   anorganischer   Massenspektrometrie   in  
unterschiedlichen  Wasserproben  etabliert  und  in  Umweltstudien  angewandt.  

Im  Rahmen  des   Projektes   „Bestimmung   des  Hintergrundes   von  Metallen  
(Wasserrahmenrichtlinie   2000/60/EG)  in  ausgewählten   Österreichischen  
Oberflächengewässern  mittels  ICP‐SFMS“  (Bundesministerium  für  Land‐ und  Forstwirtschaft,  
Umwelt  und  Wasserwirtschaft ‐ BMLUFW)  wurde  in  Zusammenarbeit  mit  Dr.  Herbert  Pirkl  
(GeoÖko  ‐  Technisches   Büro   für   Geologie)   eine   breit  angelegte  Untersuchung   von  
Metall(oid)spuren   in   ausgewählten  Österreichischen   Fließgewässern   durchgeführt.   Durch  
einen  methodisch  neuen  Ansatz  konnten  Daten  von  Flüssigphase  und  Gesamtphase  (d.h.  
inklusive   Schwebstoffgehalt)   erfaßt   werden,   welche  in  den  vorliegenden  niedrigen  
Konzentrationsbereichen   bisher  nicht   zugänglich  waren.  Die   Untersuchung  war  ein  erster  
wichtiger   Schritt   zur   Etablierung  der   seit   dem   Jahr   2000   gültigen   Wasserrahmenrichtline  
(Directive  2000/60/EC),  deren  Grundsatz  es  ist,  den  Zustand  von  Oberflächengewässer  zu  
schützen,   zu   verbessern,   bzw.  wiederherzustellen,   mit  dem   Ziel,   ein   gutes   ökologisches  
Potential   und   einen  guten  chemischen  Status   zu  erreichen.   Die  Etablierung  von  
nachweisstarken  und  genauen  Analysenmethoden  ist  eine  Notwendigkeit,  um  die  äußerst 
strengen  Qualitätsziele  zu  überwachen  und  gegebenenfalls  Verfahren  zur  Elimination  von 
Schadstoffen  zu  entwickeln. 

Die   Erhebung   des   Potentials   von   ionischen   Flüssigkeiten   (IL)  zur   Elimination   von  
umweltrelevanten  Metall(oid)en   und   deren  Verbindungen   aus   Abwasser  im  Rahmen  des  
Projektes   „Elimination   prioritärer   Metalle  aus   kommunalem   Abwasser  (BMLUFW  ‐ 
Forschungsprojekt   A600702,  Projektleitung:   Univ.  Prof.  Dr.  Bernhard  K.  Keppler)   war  ein  
weiterer  Anwendungsschwerpunkt  der  Wasseranalytik.  In  Zusammenarbeit  mit  der  
Arbeitsgruppe  von  Frau  Prof.  Dr.  Regina  Krachler  (Universität  Wien)  wurde  in  grundlegenden  
Modellversuchen  das  Extraktionsverhalten   von  IL  bezüglich  Metallen, 
Organozinnverbindungen  und  Platinzytostatika  untersucht.  Hierzu  wurden  Multielement‐ und  
Speziesanalytik‐Methoden  etabliert.  Die  Untersuchung  von  zwei  verschiedenen  Klassen  von  IL  
ergab,  dass  in  einem  Verhältnis  von  1:2000  (IL:wassrige  Phase)  sowohl  hohe  Konzentrationen  
von  Schwermetallen,  also  auch  Spuren  aus  Abwasser  entfernt  werden  können.  

1
2 ABSTRACT 

Major  aim  of  this  PhD  thesis  was  the  establishment  and  application  of  ultra  trace  analysis  
methods  based  on  inductively  coupled  plasma  mass  spectrometry  for  determination  of  metals,  
metalloids  and  selected  metal  species  in  the  aquatic  environment.  

In  the  frame  of  the  project  “Monitoring  of  background  concentrations  of  metals  in  Austrian  
surface  water  for  implementation  of  the  Water  Framework  Directive  (2000/60/EC)”  (Project  co‐
ordination  Dr.  Karin  Deutsch,  Federal  Ministry  of  Agriculture,  Forestry,  Environment  and  Water  
Management;  Project  partner:  Dr.  Herbert  Pirkl  (GeoÖko ‐ Technisches  Büro  für  Geologie)  for  
the  first  time  a  broad  study  of  metal  background  in  Austrian  rivers  was  carried  out  following  an 
innovative  methodological  approach,  in  which  not  only  the  metal  concentration  of  the  liquid  
phase  was  assessed,  but  also  the  contamination  of  the  particulate  phase  was  addressed.  This  
study  was  considered  as  the  first  important  step  in  establishing  the  European  water  frame  
directive,  which  aims  to  protect,  enhance  and  restore  all  bodies  of  surface  water  and  artificial  
or  heavily  modified  bodies  of  water,  with  the  aim  of  achieving  good  ecological  potential  and  
good  surface  water  chemical  status  until  2015.  The  development  of  sensitive  and  accurate  
analytical  strategies  is  a  prerequisite  for  the  control  and  maintenance  of  the  European  quality  
standards.  

Moreover,   elemental   speciation   methods   for   the   analysis   of   organotin   compounds   and  
platinum  containing  anticancer  drugs  in  the  frame  of  the  project  “Elimination  of  priority  
substances  from  waste  water”  (Federal  Ministry  of  Agriculture,  Forestry,  Environment  and  
Water  Management;  research  project  A600702;  project  management:  Univ.  Prof.  Dr.  Bernhard  
K.  Keppler;  co‐operation  with  the  research  group  of  Prof.  Dr.  Regina  Krachler  –  University  of  
Vienna)   were   established.   The   complete   tool   set   comprising   multi‐element   and   species  
analysis   was   applied   for   a   fundamental   study   on   ionic   liquids   (IL)   and   their   elimination  
potential  of  metals  and  selected  metal  species  from  waste  water.  For  this  purpose  model  
experiments  were  carried  out  using  liquid  phase  micro  extraction  and  dynamic  flow  injection  
column  studies.  Two  classes  of  IL  were  investigated  and  showed  that  the  concentration  of  all  
investigated  metal(oid)s  could  be  significantly  reduced  in  waste  waters.  

2
3 EINLEITUNG  

3.1 Wasserrahmenrichtlinie  

Wasser‐ und  Gewässerreinhaltung  in  Europäischen  Gewässern  (Inländisches  Oberflächen‐ und  
Küstengewässer,  teritoriale  Gewässer  und  Grundwasser)  wurde  über  drei  Jahrzehnte  gemäß  
der  Gewässerschutzrichtlinie  76/464/EEC  vom  4.  Mai  19761  geregelt.  
Zahlreiche  Substanzen,  welche  aufgrund  ihrer  Persistenz,  Toxizität  und  Bioakkumulation  als  
gefährliche  Substanzen   eingestuft  wurden,   sind   in   Liste   I  der   Richtline   vermerkt   (z.  B.  
Cadmium,   Qucksilber,   zahlreiche   organische   Stoffe).   In  Abstufung  dazu  reiht  Liste  II   der 
Richtlinie  weitere  Stoffe,  welche  eine  nachweisbare  schädliche  Wirkung  auf  die  aquatische  
Umwelt  haben  mit  dem  Vorsatz,  diese  zu  eliminieren  bzw.  deren  Emission  zu  reduzieren.  

Im  Jahr  2000  wurde  der  Europäische  Wasserschutz  durch  die   Einführung   der  
Wasserrahmenrichtlinie  (Water  Framework  Directive  –  WFD)   Directive   2000/60/EC2  des  
Europäischen  Parlaments  und  des  Rates  (23.  Oktober  2000),  welche  die  Richtlinien  der  Council  
Directive  76/464/EEC  integriert,  grundlegend  reformiert.  Die  Grundsätze  der  EU  WFD  nach  
Artikel  4.1  sind  a)  ein  guter  ökologischer  Zustand  und  ein  guter  chemischer  Zustand  für  die  
natürlichen  Oberflächengewässer,  b)  ein  gutes  ökologisches   Potential  und  ein  guter  
chemischer  Zustand  für  künstliche  und  natürliche,  aber  erheblich  veränderte  Gewässer  und  c)  
ein  guter  chemischer  und  mengenmäßiger  Zustand  des  Grundwassers  bis  zum  Jahr  2015.  Zur 
Umsetzung  dieser  Anforderung  wurden  in  der   WFD   hohe  Umweltqualitätsstandards  
(Environmental  Quality  Standards  –  EQS)  für  persistente  organische  und  anorganische  (Mikro‐) 
Schadstoffe  in  Oberflächenwasser  eingeführt.  Eine  Liste  von  33  prioritären  Substanzen  (PS)3,4 
inklusive  prioritär  gefährlicher  Substanzen  (PHS)  3,5  wurde  verabschiedet,  welche  einheitliche  
Qualitätsstandards   für   alle   Mitgliedsstaaten  der   EU  definiert.  Analog   zur  
Gewässerschutzrichtline   sind   in   Tabelle  1   die   EQS   ausgwählter   PS   und   PHS   für  
Binnenoberflächengewässer  (Flüsse  und  Seen  und  mit  diesen  verbundene  künstliche  oder  
erheblich  veränderte  Wasserkörper)  und  sonstige   Oberflächenwässer  angeführt.  Die   EQS  
sollen  entsprechend  Anhang  V  1.2.6.  der  WFD2  in  Form  der  jährlichen  durchschnittlichen  
Konzentrationen  (annual   average  EQS  –  AA‐EQS),  welche  Aussagen  über  langfristige  und  
chronische  Effekte  erlaubt,  überwacht  werden.  Maximal  erlaubte  Konzentrationen  (maximum  
allowable  concentration  EQS   –  MAC‐EQS)  sind   zum  Schutz  gegen  kurzzeitige  und  akut  
ökotoxische  Effekte  vorgesehen.  Im  Fall  von  Blei  und  Nickel  und  deren  Verbindungen  wurde  
die  Diskussion  bezüglich  der  Risikobewertung  noch  nicht  abgeschlossen  und  daher  ist  ein  MAC‐
3
EQS  nicht  anwendbar.  In  diesem  Fall  gelten  die  AA‐EQS  auch  bei  bei  Kurzzeitexposition  als 
ausreichender  Schutz  da  sie  signifikant  geringer  sind  als  die  auf  Basis  der  akuten  Toxizität  
abgeleiteten  Konzentrationen.  
Während  die  EQS  für  Substanzen  der  Liste  I  (Cadmium  und  Quecksilber)  der  EQS  Directive  
76/464/EEC  innerhalb  der  EU  einheitlich  geregelt  sind,  wurden  EQS  für  PS  vorerst  von  den  
einzelnen  Mitgliedsstaaten  individuell  festgesetzt.  Sobald  einheitliche  Grenzwerte  existieren,  
definieren  sie  gemeinsam  mit  den  EQS  für  Stoffe  der  Liste  I  den  guten  chemischen  Zustand  und  
müssen  von  den  Mitgliedsstaaten  übernommen  werden.  

Tabelle  1:  Umweltqualitätsstandards  (EQS)  für  prioritäre  Substanzen  in  Oberflächenwasser  (Auszug  aus: 
Richtlinie  2008/105/EG  des  Europäischen  Parlaments  und  des  Rates  vom  16.  Dezember  2008,  Anhang  I  
Teil  A3). 
Substanz   CAS  AA‐EQS   AA‐EQS    MAC‐EQS    MAC‐EQS   
Nummer   Binnenober‐ Sonstige   Binnenober‐ Sonstige  
flächengewässer   Oberflächen‐ flächengewässer   Oberflächen‐
wässer   wässer  
Cadmium/Cd‐ 7440‐43‐9  ≤  0.08  (Klasse  1)   0.2  ≤  0.45  (Klasse  1)   ≤ 0.45  (Klasse  1)  
Verbindungen*a   0.08  (Klasse  2)   0.45  (Klasse  2)   0.45  (Klasse  2)  
0.09  (Klasse  3)   0.6  (Klasse  3)   0.6  (Klasse  3)  
0.15  (Klasse  4)   0.9  (Klasse  4)   0.9  (Klasse  4)  
0.25  (Klasse  5)   1.5  (Klasse  5)   1.5  (Klasse  5)  
Blei/Pb‐ 7439‐92‐1   7.2   7.2   nicht  anwendbar   nicht  anwendbar  
Verbindungen*  
Quecksilber/Hg‐ 7439‐97‐6   0.05   0.05   0.07   0.07  
Verbindungen*  
Nickel/Ni‐ 7440‐02‐0   20   20   nicht  anwendbar   nicht  anwendbar  
Verbindungen  
Tributylzinn  und  688‐73‐3   0.0002   0.0002   0.0015   0.0015  
deren 
Verbindungen*  
Konzentration  in  µg  L‐1  (Gesamptprobe  unfiltriert);  EQS:  Umweltqualitätsstandard;  AA:  jährlichen  durchschnittlichen  Konzentration;

MAC:  maximal  erlaubte  Konzentration;

*Identifiziert  als  Prioritär  gefährliche  Substanz  (PHS)  (WFD,  Art.  16.3,  Annex  I3  und  FHI7);

aEQS  für  Cadmium  abhängig  von  der  Wasserhärte  (Klasse  1:  <  40  mg  CaCO L‐1,  Klasse  2:  40 ‐ <  50  mg  CaCO L‐1,  Klasse  3:  50 ‐<  100

3 3
mg  CaCO L‐1,  Klasse  4:  100 ‐<  200  mg  CaCO L‐1,  Klasse  5: ≥ 200  mg  CaCO L‐1).

3 3 3

Weiters  ist  entsprechend  Anhang  V  1.2.6.  der  WFD2  –  „Verfahren  zur  Festlegung  chemischer  
Qualitätsnormen  durch  die  Mitgliedsstaaten“  vorgesehen,  dass  die  jeweiligen  Mitgliedsstaaten  
EQS  für  sonstige  relevante  Schadstoffe,  welche  weder  in  Liste  I  der  Richtlinie  76/464/EWG,  
noch  in  der  Liste  der  PS  bzw.  PHS  der  WFD  enthalten  sind  etablieren.  Für  diese  Substanzen  
sollen   nationale   EQS   unter   Berücksichtigung   geogener   Emissionsquellen   (natürliche  
geologische,   hydrologische   und   lithologische   Zusammensetzung)   und   lokaler  
4
Wasserverschmutzung  EQS  festgelegt  werden.  Für  Österreich  wurden  die  Schadstoffe  dieser  
Kategorie  in   einer   Studie   des   Umweltbundesamtes6  identifiziert:   Neben  organischen  
Verbindungen  und  jenen,  die  zur  Eutrophierung  (Nitrate  und  Phosphate)  beitragen,  sind  die 
Metall(oid)e  Arsen,  Chrom,  Kupfer,  Silber,  Selen  und  Zink  und  deren  Verbindungen  (Tabelle  3)  
gelistet.  
Prinzipiell  gilt  zur  Festlegung  der  EQS  für  PS  und  sonstige  relevante  Metall(oid)e  der  vom  FHI7 
vorgeschlagene  „added  risk ‐ Ansatz“.  Diesem  Ansatz  liegt  die  These  zugrunde,  dass  durch  
geogen  bedingte  Belastung  bzw.  historisch  gegebene  anthropogene  Einflüsse  (z.  B.  Bergbau) 
eine  Anpassung  aquatischer  Organismen  an  Schwermetalle  und  Metalloide  erfolgte.  Wie  von  
der  Expertengruppe  des  AMPS8  (Analysis  and  Monitoring  of  Priority  Substances  (in  surface  
water)  vorgeschlagen,  errechnet  sich  die  EQS‐Konzentration  in  der  Praxis  aus  der  Summe  der  
lokalen  Hintergrundkonzentration   (c )  der   Metall(oid)e   und   einer   maximal   zulässigen  
b
Zusatzkonzentration  (Maximum  Permissible  Addition  –  MPA),  welche  aus  ökotoxikologischen 
Testdaten  (z.  B.  PNEC  –  Predicted  No  Effect  Concentrations)  abgeleitet  wird.  Die  ermittelten  
Metall(oid)konzentrationen  beziehen  sich  derzeit  mit  Ausnahme  der  PS  Cadmium,  Blei,  Nickel  
und  Quecksilber,  welche  in  der  Gesamtphase  bestimmt  werden  müssen,  auf  die  flüssige  Phase 
(Filtration  durch  ein  0.45‐μm‐Filter)  (Teil  B  L348/94  der  WFD3).  
Den  Mitgliedsstaaten  ist  selbst  überlassen,  welche  Möglichkeit  zur  Herleitung  von  EQS  sie  
wählen8:  

 Option  1: “Added‐risk” ‐Ansatz  wird  nicht  adoptiert  (MZK  =  EQS);  
 Option  2: Anwendung   einer  Standard‐Hintergrundkonzentration  (default   metal 
background  reference  concentration ‐ BRCS  unter  Nichtberücksichtigung  der  Geologie  
verschiedener  Flusseinzugsgebiete,   siehe  Tabelle   2)  welche  realistisch  und   für   ganz  
Europa  spezifiziert  ist  (EQS  =  MZK  +  BRCS);  
 Option  3: Anwendung   einer  anderen  Hintergrundkonzentration  (Anwendung   einer  
spezifizierten   Methode  und   Einhaltung   definierter   Kriterien  zur   Qualitätssicherung  
entsprechend  der  QZV  Chemie  OG  §6)  (EQS  =  MZK  +  c ).  
b

5
Tabelle   2:  Vorgeschlagene  Standard‐Hintergrundkonzentrationen  (BRCS)   in  Inlands‐ und  
Übergangsgewässern  bzw.   Küsten‐ und   Territorialgewässern   in   der  gelösten   Phase   (AMPS   expert  
meeting  11. ‐12.  März  20048). 
  Cd  Hg   Ni  Pb 
Inlands‐und   0.05   0.01   4.7   0.43  
Übergangsgewässer  
Atlantischer  Ozean   0.005‐0.025   0.0001‐0.0004   0.16‐0.25   0.005‐0.02  
Ostsee   0.01‐0.02   0.001‐0.008     0.01‐0.03  
Nördl.  Nordsee   0.008‐0.025   0.0002‐0.0005   0.20‐0.25   0.01‐0.017 
Konzentration  in  µg  L‐1;

BRCS  zur   Anwendbarkeit   auf   den   Großteil   europäischer   Oberflächengewässer   sind   Daten  von   Meereskonventionen   und

internationalen  Konventionen  sowie  publizierte  Ergebnisse  und  wurden  anhand  geochemischer  Datenbanken  (zb.  FOREGS  Forum  of

European  Geological  Surveys)  evaluiert.  

Tabelle  3:  Umweltqualitätsnormen  (UQN)  für  sonstige  relevante  Stoffe  (Auszug  aus:  AK  CHÜZ  30.  April  
2003  Beilage  59). 
Substanz   CAS  Nummer   EQS‐Vorschlaga   MPA  C 
b
Arsenns   7440‐38‐2   24.0b   24.0f   0.0c  
Chromns   7440‐47‐3   9.0b   8.5g   0.5e  
(Summe  aller 
Oxidationsstufen)  
Kupferns   7440‐50‐8   1.6b  (Klasse  1)   1.1g  (Klasse  1)   0.5e  
5.3d  (Klasse  2)   4.8  (Klasse  2)  
9.3d  (Klasse  3)   8.8  (Klasse  3)  
Selenns   7782‐49‐2   5.3b   5.3g   0.0c   
Silberns   7440‐22‐4   0.1b   0.1g   0.0c  
Zinkns   7440‐66‐6   9.6b (Klasse  1)   8.6  (Klasse  1)   1.0e  
21.0d  (Klasse  2)   20.0  (Klasse  2)  
29.6d  (Klasse  3)   28.6  (Klasse  3)  
Konzentration   in   µg  L‐1  (gelöste   Phase);   EQS:   Umweltqualitätsnorm;   MPA:   maximal   zulässigen   Zusatzkonzentration;   c:
b
Hintergrundkonzentration;  
aUQN  wurden  unter  Einhaltung  der  in  WFD2,  Anhang  V,  1.2.6  „Verfahren  zur  Festlegung  chemischer  Qualitätsnormen  durch  die

Mitgliedsstaaten“  geforderten  Richtlinien  festgelegt; 

bVorschlag  des  BMLFUW10; 

cderzeit  noch  keine  Hintergrundkonzentration  definiert11; 

dEQS  sind  abhängig  von  der  Wasserhärte  (Class  1:  <  50  mg  CaCO L‐1,  Class  2:  50 ‐ <  100  mg  CaCO L‐1,   Class  3:  >  100  mg  CaCO L‐1)

3 3 3
(Vorschlag  des  AK  CHÜZ9);  Basis  für  die  Festlegung  der  UQN:  eLAWA12;  fCrommentuijn  et  al.13;  gIntegral  Waterbeheer14;

nsnicht  synthetische  Schadstoffe  (gemäß  §  30a  Abs.  3  Z  6  WRG  195915).

6
Vor  diesem  Hintergrund  ist  die  Etablierung  von  nachweisstarken  und  genauen 
Analysenmethoden  eine  Notwendigkeit,  um  die  äußerst  strengen  Qualitätsziele  einzuhalten/  
zu  kontrollieren  und  gegebenenfalls  Eliminationsverfahren  zu  entwickeln.  In  der  vorliegenden  
Dissertation  wurden  analytische  Methoden  zur  Ultraspurenanalyse  von  Metall(oid)en  und 
Metallspezies  mittels  anorganischer  Massenspektrometrie  in  unterschiedlichen  Wasserproben  
etabliert.  Ein  Ziel  war  es,  eine  breit  angelegte  Studie  von  Metall(oid)spuren  in  ausgewählten  
Österreichischen  Fließgewässern  durchzuführen;   mit  einer  neuen  Methode  wurden  erste  
valide  Daten  zur  Hintergrundmetall(oid)belastung  in  der  gelösten  Phase  und  der  Gesamtphase  
erfaßt  (siehe  Teil  1  der  Dissertation).  Eine  weitere  wichtige  Anwendung  der  entwickelten  
Analytik  war  die  Untersuchung  von  neuen  Eliminationsstrategien  für  Metalle  aus  Abwasser  
(Teil  2).   

3.2 Teil   1   der   Dissertation:   Entwicklung   und   Anwendung   von  Analysenmethoden   zur  
Bestimmung  des  Hintergrundes  von  Metallen  (Wasserrahmenrichtlinie  2000/60/EG)  in  
ausgewählten  Österreichischen  Oberflächengewässern  mittels   ICP‐SFMS   (BMLUFW;  
Projektkoordination:  Frau  Dr.  Karin  Deutsch,  Referat  VII/1a)  

In  Österreich  ist  die  Ableitung  spezifischer  Hintergrundwerte  für  Metalle  besonders  schwierig,  
da   einerseits   aufgrund  der  komplexen  Geologie  die  von  der  deutschen  
Länderarbeitsgemeinschaft  Wasser  (LAWA)  empfohlenen  Hintergrundwerte  bzw.  BRCS  (sh.  
Tabelle  2)  für  Österreich  nicht  anwendbar,  und  weiters  die  Anforderungen  an  die  Analytik 
enorm  sind.   Probenahme  und  Analytik  an  der  fließenden   Welle  wurden  gemäß  der  
Wassergüteerhebungverordunung16   (WGEV)   (Gewässerzustansüberwachungsverordnung   –  
GZÜV)  nach  dem  Stand  der  organisiert.  Mit  der  dafür  gewählten  Methodik  gelingt  es  für  einige  
(prioritäre)   Metall(oid)e   nicht,   die   entsprechend   Norm   (ENV   ISO   13530)  geforderten  
Mindestbestimmungsgrenzen   einzuhalten   und   daher   sehr   niedrige  
Hintergrundkonzentrationen  mit  hoher  Genauigkeit  nachzuweisen.  Aufgrund  der  Situation  ist  
die  Ableitung  der  Hintergrundwerte  noch  nicht  abgeschlossen.  
Das  im  Rahmen  dieser  Dissertation  durchgeführte  Projekt  „Bestimmung  des  Hintergrundes  von  
Metallen   (Wasserrahmenrichtlinie   2000/60/EG)   in   ausgewählten   Österreichischen  
Oberflächengewässern  mittels  ICP‐SFMS“,  welches  vom  BMLFUW  finanziert  wurde,  soll  eine  
wichtige  Grundlage  zur  Diskussion  zukünftiger  Hintergrundkonzentrationen  liefern.  Es  wurden  
analytische   Methoden   zur   akkuraten   Quantifizierung   von   Metall(oid)konzentrationen  
7